Особенности эксплуатации насосов и насосного оборудования

Эксплуатация насосов и насосных станций нефтебаз

Насосные агрегаты должны эксплуатироваться в строгом соответствии с производственными инструкциями.

Перед пуском насосов необходимо:

■ убедиться, что вал насоса совместно с валом электродвигателя легко проворачивается;

■ проверить наличие смазки в масляных ваннах подшипников, сальниках и других трущихся деталях;

■ произвести заливку насоса (самотеком, либо с помощью вакуум-насоса).

При пуске насосов необходимо соблюдать следующую последовательность операций:

■ включить насосы системы смазки, систему охлаждения, а затем электродвигатель;

■ после нескольких минут работы проконтролировать показания амперметра и температуру подшипников;

■ медленно открыть задвижку на напорном трубопроводе до достижения рабочего режима.

Во время работы насосной установки контролируют:

■ температуру и давление на линиях всасывания и нагнетания;

■ температуру и давление в системе смазки;

■ перепад давления на масляных фильтрах;

При остановке насоса выполняют следующие операции:

■ медленно закрывают задвижку на напорном трубопроводе;

■ закрывают задвижку на всасывающем трубопроводе;

■ выключают системы смазки и охлаждения.

Аварийная остановка насосного агрегата осуществляется:

■ при появлении посторонних шумов и стуков;

■ при внезапном прекращении подачи электроэнергии;

■ при повышенных утечках нефтепродукта на работающем агрегате;

■ при появлении дыма из подшипников, уплотнений, сальников в разделительной стене;

■ при сильной вибрации насосного агрегата, перегрева подшипников, пожаре и повышенной загазованности;

■ во всех случаях, создающих угрозу жизни и здоровью обслуживающего персонала.

После аварийной остановки насосного агрегата необходимо выяснить причину неисправностей и до ее устранения не возобновлять работу насоса.

В процессе эксплуатации насосных агрегатов, наблюдается коррозионный износ их внутренней поверхности, возможно образование трещин и других дефектов.

Контроль технического состояния насосных агрегатов проводят по утвержденному графику в соответствии с рекомендациями заводов-изготовителей.

Толщину стенки корпуса насосов определяют, как правило, с помощью ультразвуковой дефектоскопии.

Характерные неисправности в работе центробежных насосов и способы их устранения

Насос заметно снижает подачу

Понижение напряжения в сети

Проход во всасывающем трубопроводе недостаточен вследствие:

— засорения приемного клапана, сетки, всасывающих труб, фильтров и др.;

— засорения полости насоса осевого сдвига колес, перекрытия прохода в улитку или в направляющий аппарат центробежного насоса:

— случайного перекрытия всасывающей задвижки;

— замерзания всасывающих труб или внутренней полости насоса;

— уменьшения частоты вращения;

— просачивания воздуха во всасывающую трубу или в корпус насоса через сальник Увеличение сопротивления в напорном трубопроводе вследствие:

неполного открытия задвижек;

— засорения трубопровода или замерзания в нем жидкости;

— увеличения высоты всасывания;

— засорения полостей рабочих колес;механических повреждений (износ уплотняющих колец, повреждение рабочих колец

По возможности повысить напряжение в сети. Увеличить частоту вращения двигателя (при постоянном токе регулировкой реостата)

Прочистить и отремонтировать.

Проверить двигатель и устранить неисправности. Проверить трубопровод и устранить неплотности, подтянуть или заменить набивки сальников

Проверить открытие всех задвижек.

Проверить чистоту фильтра и всасывающей трубы.

Разобрать насос и прочистить полости рабочих колес.

Сменить неисправные детали

Подсос воздуха через неплотности всасывающего трубопровода или корпуса насоса.

Неравномерный износ вала в месте прохода его через сальник.

Разъедание всасывающей крышки и поступление жидкости из нагнетательной полости во всасывающую

Сменить прокладки, подтянуть фланцевые соединения, заменить сальниковые набивки или затянуть сальники.

Обточить вал и заменить сальник, заменить вал. Срочно сменить или отремонтировать крышку

Электронасос расходует чрезмерно много электроэнергии

Срабатывание разгрузочной пяты, трение лопастных колес об уплотнительные кольца. Перекачиваемая жидкость содержит много механических примесей.

Происходит засорение внутренней полости насоса и трущихся частей

Установить новые кольца на разгрузочную пяту

Проточить вал и подшипники Установить фильтры

После пуска насос не засасывает жидкость (нет подачи).

После пуска насос не засасывает жидкость (нег подачи)

Недостаточно тщательно произведена заливка всасывающей линии и корпуса насоса перед пуском центробежного насоса.

Имеется неплотность в приемном клапане. Имеются неплотности во всасывающем трубопроводе или сальниках насоса.

Неправильное направление вращения колес или недостаточная частота вращения.

Напор выше расчетного.

Велика высота всасывания.

Наличие воздуха или газа в корпусе насоса.

Закупорка трубки гидравлического уплотнения сальника.

Засорение сетки фильтра

Остановить насос и повторно запить всасывающую линию и корпус насоса.

Проверить клапаны, устранить неплотности. Осмотреть трубопровод и сальники, устранить неплотности.

Проверить правильность вращения двигателя.

Проверить расчеты, осмотреть напорный трубопровод.

Проверить по вакуумметру и осмотреть всасывающий трубопровод.

Открыть продувной краник, выпустить газ или воздух и снова залить корпус насоса. Осмотреть и прочистить трубку.

Осмотреть и прочистить фильтр

Насос, работавший нормально, перестает

Обнажился приемный клапан, и во всасывающую трубу попал воздух

Переключить насос на работу из другого резервуара

Насос не развивает полного напора

Сильное изнашивание лопастных колес и уплотнительных колец

Заменить уплотнительные кольца и отремонтировать насос

Насос не развивает полного напора

Сильное изнашивание лопастных колес и уплотнительных колец

Заменить уплотнительные кольца и отремонтировать насос

Нагрев корпуса насоса

Насос длительное время (1—2 ч) работал при закрытой задвижке

Остановить насос, залить его и снова включить

Нагрев сальников насоса

Сальниковые буксы сильно затянуты, и сальник имеет перекос

Отпустить гайки сальника, если требуется заменить набивку

Нагрев гидравлической пяты

Кран на трубке, отводящей жидкость из коробки пяты, закрыт или засорена сама трубка

Открыть кран, отрегулировать спуск жидкости, прочистить трубки

Недостаточное количество смазки в подшипниках. Смазка вытекает из подшипников

Спустить грязную смазку, промыть подшипник керосином и залить чистой смазкой.

Добавить смазку по маслоуказателю.

Насос плохо всасывает жидкость

Смазочные кольца не вращаются вследствие заедания или выбегания кольца из гнезд.

Засорение сетки всасывающего клапана или частичное обледенение клапана.

Условия всасывания не обеспечивают нормальной работы (большие потери на трение, высокая упругость паров нефтепродуктов).

Плохая герметизация всасывающей линии. Случайное прикрытие или неисправность всасывающей задвижки

Устранить неисправности, проверить и, если требуется, сменить смазку.

Изменить высоту установки насоса, заменить частично или полностью всасывающую трубу.

Открыть полностью задвижку или отремонтировать ее

Если применить методы неразрушающего контроля нет возможности» то для определения толщины стенки в местах износа выполняют контрольные засверловки сверлом диаметром 1,5-2 мм.

Состояние вкладышей подшипников скольжения определяют после их тщательной промывки. На рабочей поверхности вкладышей не должно быть трещин, а ее износ не должен превышать 11 мм. Не допускается наличие раковин и выкрашивание более чем 25% поверхности подшипника.

Подшипники качения подлежат замене при выявлении хотя бы одного из следующих дефектов: трещин или выкрашивания металла на поверхностях качения, изменения цвета от возможного перегрева в любом месте подшипника, появления чешуйчатых отслоений, повреждений сепаратора» препятствующих качению.

Рабочие колеса подвержены интенсивному износу действием трения, эрозии, кавитационного разрушения и других факторов. В первую очередь изнашиваются лопатки рабочих колес, щелевые уплотнения, посадочные поверхности под вал. Трещины появляются, как правило, на лопатках и дисках рабочих колес. Рабочие колеса с трещинами, сквозными раковинами, износом внутренних поверхностей к дальнейшей эксплуатации не допускаются. После выполнения ремонтных работ (заварка трещин и раковин) рабочие колеса перед посадкой на вал статически балансируют и контролируют неперпендикулярноеть рабочих торцов ступицы, которая не должна превышать 0,02 мм.

При их подготовке к пуску необходимо:

■ произвести внешний осмотр насоса на наличие видимых дефектов;

■ проверить наличие масла в системе смазки и при необходимости долить его;

■ проверить состояние сальниковых уплотнений и в случае износа сменить набивку;

■ открыть задвижки на всасывающем и нагнетательном трубопроводах;

■ проверить отсутствие заедания предохранительного клапана;

■ у насосов с паровым приводом открыть вентиль на паровыпускной трубе и краны, используемые для продувки паровых цилиндров.

Пуск поршневых насосов производится в следующей последовательности:

■ включают систему смазки;

■ запускают двигатель насоса.

Во время работы насоса контролируют показания измерительных приборов, работу системы смазки, плотность сальниковых и иных уплотнений, запас воздуха в воздушных колпаках.

Для остановки приводных насосов выключают привод, а прямодействующих — закрывают впускной вентиль для пара. После остановки закрывают задвижки на линиях всасывания и нагнетания, а также выключают систему смазки.

У прямодействующих насосов закрывают паровыпускной вентиль и открывают продувочные краны.

В заключение производят осмотр насоса и устраняют выявленные неисправности.

Характерные неисправности в работе поршневых насосов и способы их устранения

Эксплуатация насосного оборудования

618. Для насосов (группы насосов), перекачивающих горючие продукты, должно предусматриваться их дистанционное отключение и установка на линиях входа и нагнетания запорных или отсекающих устройств.

619. Насосы, применяемые для нагнетания сжиженных горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, должны быть оснащены:

блокировками, исключающими пуск или прекращающими работу насоса при отсутствии перемещаемой жидкости в его корпусе или отклонениях ее уровней в расходных емкостях от предельно допустимых значений;

средствами предупредительной сигнализации о нарушении параметров работы, влияющих на безопасность эксплуатации.

Для нагнетания легковоспламеняющихся жидкостей и сжиженных углеводородных газов должны применяться центробежные бессальниковые с двойным торцевым, а в обоснованных случаях – с одинарным торцевым дополнительным уплотнением насосы.

620. На насосе, подающем масло на торцевые уплотнения, должно быть предусмотрено блокировочное устройство, включающее резервный масляный насос при падении давления масла.

621. На напорном трубопроводе центробежного насоса должен быть установлен обратный клапан, на нагнетательном трубопроводе должен быть установлен фильтр. Запрещается пуск и остановка центробежного насоса при открытой задвижке на нагнетательном трубопроводе.

622. Корпусы насосов, перекачивающих легковоспламеняющиеся и горючие продукты, должны быть заземлены независимо от заземления электродвигателей, находящихся на одной раме с насосами.

623. Все насосы должны быть снабжены дренажными устройствами со сбросом дренируемого продукта в закрытую систему утилизации.

624. При освобождении и продувке насосов сбрасываемый продукт должен отводиться за пределы помещений: жидкий – по трубопроводам в специально предназначенную емкость, а пары и газы – на факел или свечу.

625. Расположение трубопроводов в насосных станциях должно обеспечить удобство их обслуживания. Лотки должны быть перекрыты рифлеными металлическими сланями. Слани должны иметь западающие ручки для подъема.

626. На трубопроводах, расположенных в насосных станциях, должно быть указано их назначение и направление движения продуктов, на насосах – индексы согласно схеме технологического процесса, а на двигателях – направление вращения ротора.

627. Во время эксплуатации насосов должен быть обеспечен контроль давления нагнетания. Запрещается работа насоса с неисправными или не прошедшими своевременную проверку манометрами.

628. Смазка движущихся частей, устранение течей в сальниках, торцевых уплотнениях и в соединениях трубопроводов при работающем насосе не разрешаются.

629. В случае обнаружения какой-либо неисправности, нарушающей нормальный режим работы насоса, последний необходимо остановить, проверить и устранить неисправность. Запрещается производить ремонт насоса во время его работы.

630. Резервный насос всегда должен находиться в постоянной готовности к пуску, для отключения его от всасывающих и напорных коллекторов следует использовать только задвижки. Применение для указанной цели заглушек запрещается.

631. При остановке насоса поступление воды, служащей для охлаждения сальников насоса, необходимо перекрыть.

632. Запрещается пуск паровых насосов без предварительного спуска конденсата пара и прогрева паровых цилиндров. При этом задвижка на выкидном трубопроводе насоса должна быть открыта.

Запрещается размещать на горячих частях насоса и трубопроводов ветошь или какие-либо другие предметы.

633. При необходимости сдвига поршня парового насоса с мертвого положения вручную задвижки на всасывающем и нагнетательном продуктопроводах, а также паровые вентили на паропроводах поступающего и отработанного пара, должны быть закрыты, а давление стравлено.

Эксплуатация компрессорного оборудования

634. Компрессоры должны быть снабжены исправными арматурой, КИПиА, системами защиты и блокировками согласно паспорту завода-изготовителя и требованиям проектной документации, с учетом свойств перемещаемых продуктов.

635. Эксплуатация компрессоров должна проводиться в соответствии с заводской инструкцией по эксплуатации.

636. Не разрешается использовать компрессоры для компримирования газа, не соответствующего их паспортным данным.

637. При применении запорных кранов со съемными рукоятками на квадратном хвостовике должны быть вырезаны указатели направления прохода в пробках.

638. Запорная арматура, устанавливаемая на нагнетательном и всасывающем трубопроводах компрессора, должна быть максимально приближена к нему и находиться в зоне, удобной для обслуживания.

639. Соединения компрессоров и их газопроводы необходимо систематически проверять на герметичность в соответствии со сроками, установленными инструкциями завода-изготовителя и технологическим регламентом.

640. Всасываемый воздух должен очищаться от механических примесей фильтрами.

641. Подача газа на прием компрессора должна осуществляться через отделители жидкости (сепараторы), оборудованные световой и звуковой сигнализацией, а также блокировкой, производящей остановку компрессора при достижении предельно допустимого уровня жидкости в сепараторе. Помещение компрессорной станции должно иметь постоянно действующую систему приточно-вытяжной вентиляции, а также систему аварийной вентиляции, сблокированную с приборами контроля состояния воздушной среды.

642. Компрессоры, перекачивающие углеводородные газы, должны быть оборудованы системой автоматического отключения компрессоров при достижении концентрации углеводородных газов в помещении 20% нижнего концентрационного предела распространения пламени.

643. В случае нарушения работы системы смазки, превышения предельно допустимых значений рабочих параметров, появления вибрации и стуков следует немедленно остановить компрессор для выявления неисправностей и устранения их причин.

644. После каждой остановки компрессора необходимо осмотреть недоступные к осмотру во время его работы движущиеся детали и убедиться в отсутствии превышения допустимых температур нагрева. Замеченные неисправности подлежат немедленному устранению.

645. Пуск компрессора после ревизии, ремонта и длительного вынужденного отключения (кроме резервного) следует производить только с разрешения начальника компрессорной станции или механика.

646. Компрессоры, находящиеся в резерве, должны быть отключены запорной арматурой, как по линии приема, так и по линии нагнетания.

647. Воздушная компрессорная установка должна иметь резервные компрессоры, а также резервное питание электроэнергией.

648. Запрещается соединение трубопроводов подачи воздуха или импульсного газа для контрольно-измерительных приборов и средств автоматики с трубопроводами подачи импульсного газа или воздуха для технических целей.

649. Забор воздуха компрессором должен производиться вне помещения в зоне, не содержащей примеси горючих газов и пыли.

650. При работе нескольких компрессоров в общую сеть на каждом воздухопроводе для каждого из них должны быть установлены обратный клапан и отсекающая задвижка или вентиль.

651. Показатель давления воздуха, подаваемого в систему, автоматически должен быть выведен в диспетчерский пункт.

Дата добавления: 2018-09-22 ; просмотров: 246 ;

Энергоэффективная эксплуатация насосного оборудования

Водоснабжение и водоотведение относится к отраслям промышленности с интенсивным использованием насосного оборудования, доля электроэнергии потребляемой насосами составляет более 50% от общего энергопотребления. Поэтому вопрос снижения затрат на электроэнергию для водоснабжающих организаций заключается, прежде всего, в эффективном использовании насосного оборудования.

Большая работа в данном направлении проводится компанией ОАО «Группа ГМС» – холдингом, объединяющим ведущих производителей насосного оборудования в России и СНГ. На настоящий момент в структуру компании входят 16 предприятий с общей численностью персонала более 12 000 человек. Среди них широко известные ОАО «Ливнынасос», ОАО «Ливгидромаш», ОАО «Насосэнергомаш», ОАО «Бавленский завод «Электродвигатель», ОАО «Завод «Промбурвод» и другие предприятия.

В среднем к.п.д. насосных станций составляет 10-40 %. Несмотря на то, что к.п.д. наиболее часто применяемых на их насосов, составляет от 60% для насосов типа К и КМ и более 75% для насосов типа Д.

Главные причины неэффективного использования насосного оборудования следующие:

• Переразмеривание насосов, т.е. установка насосов с параметрами подачи и напора большими, чем требуется для обеспечения работы насосной системы.
• Регулирование режима работы насоса при помощи задвижек.

Основные причины, которые приводят к переразмериванию насосов следующие:

• На стадии проектирования закладывается насосное оборудование с запасом, на случай непредвиденных пиковых нагрузок или с учетом перспективного развития микрорайона, производства и т.д. Нередки случаи, когда подобный коэффициент запаса может достигать 50%.
• Изменение параметров сети – отступления от проектной документации при строительстве, коррозия труб во время эксплуатации, замена участков трубопроводов при ремонте и т.п. Изменение объемов водопотребления в связи с ростом или сокращением численности населения, изменением количества промышленных предприятий и т. д.

Все эти факторы приводят к тому, что параметры насосов, установленных на насосных станциях, не соответствуют требованиям системы. Для обеспечения требуемых параметров насосной станции по подаче, напору в системе эксплуатирующие организации прибегают к регулированию потока при помощи задвижек, что приводит к значительному увеличению потребляемой мощности как из-за работы насоса в зоне низкого к.п.д., так и за счет потерь при дросселировании.

Достаточно часто потребитель низкую энергетическую эффективность системы «насос-сеть» ошибочно относит на счет низкого к.п.д. насоса, а поскольку на объектах водоснабжения эксплуатируются, в основном насосы российского производства, то формируется мнение о ненадежности и низкой эффективности отечественного насосного оборудования. Помимо низкого к.п.д., работа насосов за пределами рабочего диапазона значительно сокращает срок их службы и надежность.

При замене насосного оборудования одной из главных целей является снижение энергопотребления.

Обосновывая применение зарубежного оборудования, представители иностранных компаний в качестве исходных данных для проведения сравнительного анализа берут значения энергопотребления насосов при реальных условиях эксплуатации и сравнивают их с данными каталогов зарубежных производителей. Результатом такого анализа становится вывод о, якобы, быстрой окупаемости зарубежного оборудования, которое по стоимости превышает стоимость отечественного в несколько раз, в течение одного-двух лет. Основной причиной значительного сокращения энергопотребления при замене одних насосов на другие является не техническое превосходство вновь установленных насосов, а соответствие их параметров требованиям системы.

Это достигается правильным подбором насоса в соответствии с реальными характеристиками системы. Поэтому сведения, которые появляются в открытых источниках, рекламных материалах о том, что замена насосов российского производства на насосы зарубежного производства приводит к снижению энергопотребления на 20-30%, являются некорректными. В тех системах водоснабжения, где параметры сети меняются во времени в зависимости от изменения суточного или сезонного водопотребления подобрать насос, для которого диапазон изменения параметров сети находился бы в пределах рабочего диапазона насоса, бывает невозможно. В этом случае значительную экономию может принести применение систем управления насосной станцией в зависимости от меняющихся параметров сети. В подобных системах регулирование параметров насосов осуществляется при помощи частотного и каскадного регулирования.

По данным Гидравлического института США и Европейской ассоциации производителей насосов основные мероприятия, которые приводят к снижению энергопотребления и его размеры приведены в таблице.

Оптимизация насосного оборудования и его применения путём комплексного системного анализа

Классические методы подбора и эксплуатации насосного оборудования с применением всевоз­можных коэффициентов запаса и прочих мероприятий по предотвращению ошибок расчётов приво­дят, как правило, к тому, что оборудование работает не на требуемых параметрах с наивыс­шим КПД, а в условиях, далёких от оптимальных.

Москва, 19 фев – ИА Neftegaz.RU. Классические методы подбора и эксплуатации насосного оборудования с применением всевоз­можных коэффициентов запаса и прочих мероприятий по предотвращению ошибок расчётов приво­дят, как правило, к тому, что оборудование работает не на требуемых параметрах с наивыс­шим КПД, а в условиях, далёких от оптимальных.

В данной статье на некоторых примерах из про­изводственной практики показан потенциал оптимизации насосных агрегатов и систем в целом. Если оптимизация отдельных элементов даёт скромные экономические результаты, то всесторонняя оптимизация насосной системы с учётом трубопроводной сети и условий эксплуатации приводит к зна­чительному улучшению экономических показателей. Если наработанный опыт будет учитываться на всех этапах жизненного цикла оборудования, начиная с проектирования, во время эксплуатации и обслуживания и заканчивая его утилизацией, то это гарантированно приведёт к значительному сни­жению затрат, повышению эксплуатационной надёжности и к успешному развитию материальной базы предприятия в целом.

Компания KSB поставляет широкий спектр цен­тробежных насосов и запорной арматуры. Энергоэффективность оборудования является важной составляющей стоимости жизненного цикла, поэтому компания KSB разработала комплексную концепцию энергосбережения под названием FluidFuture.

Прежде всего, наши мероприятия направлены на оптимизацию общей эффективности предпри­ятия. Для того чтобы это сделать, мы разработали четыре модуля, которые должны помочь оптимиза­ции и сокращению стоимости жизненного цикла центробежных насосов и запорной арматуры предприятия. Одним из модулей этой концепции энергоэффективности является системный анализ – System Efficiency Services.

Центробежный насос представляет собой сложный механизм, при этом он является лишь одной составляющей всей большой сложной системы. Повышение энергоэффективности зависит от многих факторов и отдельных элементов, но в конечном итоге все­гда приходится анализировать всю систему в целом. Это относится как к существующим объектам, так и только к проектируемым. Тщатель­ное изучение профиля нагрузки оборудования так­же необходимо для оптимизации как существую­щих, так и проектируемых систем. Целью является выявление потенциала экономии и разра­ботка мероприятий для его реализации.

В рамках проекта ReMain [1] проведены иссле­дования технического состояния более 80 центро­бежных насосов на крупном немецком химиче­ском заводе. Оказалось, что только небольшая часть из них работает в оптимальном режиме (рис. 1). Часть из них была переразмерена и рабо­тала с недогрузками, а некоторые напротив в пере­груженном режиме.

Рис. 1. Данные по загрузке центробежных насосов (проект ReMain)

Режим работы влияет не только на потери энергии, но и на надёжность насоса. Исследова­ния фирмы DuPont [2] показали, что механические уплотнения и подшипники при работе в недогру­женном или перегруженном режиме изнашивают­ся быстрее, чем в рабочей точке (рис. 2). При не­догруженном режиме возникают рециркуляция пе­рекачиваемой жидкости в рабочем колесе, кавита­ция, перегрев. В перегрузках также возможно воз­никновение кавитации, снижается КПД насоса и значительно увеличивается потребляемая насосом мощность.

Рис. 2. Влияние режима работы на стоимость жизненного цикла насоса

Предприятия, эксплуатирующие центробеж­ные насосы, заинтересованы в первую очередь в снижении, насколько это возможно, текущих издер­жек. Для них особенно большое значение имеют потери при аварийных остановах оборудования, которые могут быть оценены только при ком­плексном рассмотрении издержек. Основным кри­терием при приобретении оборудования должны быть не только закупочная цена, но и полные за­траты при эксплуатации оборудования за время жизненного цикла.

Стоимость жизненного цикла складывается из различных составляющих, взаимно влияющих друг на друга. В первом приближении все эти составляющие можно разделить на две большие группы: первоначальные инвестиции и постоян­ные или текущие затраты. Инвестициями являются стоимость собственно насоса и всех необходимых для его использования компонентов: трубопроводов, запорной и регули­рующей арматуры и др. Издержки, связанные с до­полнительными инвестициями при строительстве соору­жений (речь идёт о фундаментах или сложных со­оружениях подвода и отвода жидкости), касаются в первую очередь вертикальных насосов или насо­сов большой мощности. Всасывающая способ­ность этих насосов определяет высоту установки и таким образом влияет на стоимость фундамента и, как следствие, всего сооружения.

Расчет стоимости жизненного цикла можно производить по формуле (1)

где n – годы; z – число насосов; E – тариф; i – P – дисконт; p – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; t, t₁ – начало и конец цикла жизни; Q_H(t) – текущий расход насоса; H_H (t) – те­кущий напор насоса; – КПД насоса; – КПД привода.

Текущие издержки или издержки производства складываются в первую очередь из затрат на собственное энергопотребление насоса и всех вспо­могательных систем. Повышение КПД даёт пря­мую экономию. Второй важной составляющей те­кущих затрат являются затраты на техническое об­служивание и ремонты, в частности, связанные с недостаточной надёжностью агрегата: незаплани­рованными или аварийными остановами и вызванны­ми этим затратами.

Понятно, что основные цели развития могут противоречить друг другу, так как решения опре­делённой и конкретной задачи могут давать отри­цательный эффект для другой задачи. Так, напри­мер, для достижения максимального КПД требу­ется иное конструктивное решение, нежели для достижения максимальной надёжности.

Как правило, насосы имеют эффективную кон­струкцию, высокие КПД и надёжность. Наиболь­шие потери и, следовательно, резерв экономично­сти, заключаются в системе, включающей в себя несколько насосов и контуров трубопроводов, сети, на которую работают насосы.

Рис3. Принципиальная схема анализа затрат

Анализ работы системы производится путём сбора данных о поломках насосов, количестве и качестве восстановительных, аварийных ремон­тов, энергетических затратах, о расходах на про­филактические ремонты, анализ неисправностей и проведение энергетического аудита (рис. 3).

Для оценки надёжности работы насосов важно контролировать их вибрационное состояние. По уровню вибрации подшипниковых опор можно оценить техническое состояние, возможность дли­тельной работы либо необходимость вывода насо­са в ремонт. Спектральные характеристики виб­роускорений или виброперемещений подшипни­ковых опор могут быть диагностическими призна­ками различных дефектов, таких как резонанс, несоосность валов, некачественный монтаж или соединение муфт и др. Сбор информации о вибро­состоянии может проводиться стационарными либо переносными системами контроля, преиму­ществами последних являются мобильность и возможность использования на оборудовании, не ос­нащённом стационарными системами. Для проведения измерений с целью определе­ния технического состояния центробежных насо­сов и выявления резервов экономии фирма KSB разработала специальный переносной комплекс (рис. 4).

Рис 4. а) Аппаратная часть комплекса SES

Рис 4. б) Размещение измерительных приборов системы «SES» на элементах питательного насоса

Он представляет собой систему, к которой под­соединяются датчики давления, температуры и виброперемещений подшипниковых опор иссле­дуемого насоса и приводного двигателя во взаим­но перпендикулярных направлениях. Измерение технологических параметров (давления, темпера­туры, мощности, расхода, частоты вращения) про­изводится в соответствии со стандартом ISO 9906, вибрационных параметров (виброскорости, БПФ) – в соответствии со стандартом ISO 10816-7.

Запись параметров осуществляется одновре­менно, что позволяет определить положение рабо­чей точки и сравнить его с расчётным. Зная положение рабочей точки, можно определить имею­щиеся потери или ресурс энергосбережения, раз­работать мероприятия для снижения потерь и по­вышения надёжности центробежного насоса и системы в целом.

В качестве примера приведём использование системы SES при анализе эффективности работы насосов охлаждения прокатного стана алюминие­вого листа. В системе охлаждения используются насосы типа Eta-R 125 – 500 со следующими расчётными характеристиками: расход Q_опт = = 220 м 3 /ч, напор Н_опт = 70 м, мощность Р_опт = 53,1 кВт, частота вращения n = 1450 об/мин.(рис 5а)

В реальной эксплуатации из-за несоответствия характеристик насоса и системы охлаждения про­катного стана параметры насоса существенно от­личаются от расчётных (рис. 5б). При частоте вра­щения n = 1450 об/мин, расход Q_раб = 360 м 3 /ч, КПД составляет 50%. Потребляемая мощность 65 кВт (рис. 6).

Рис.5б Характеристика работы насоса Eta-R 125-500 в составе прокатного стана

Рис.6 Потребляемая мощность насоса Eta-R 125-500 в составе прокатного стана на различных частотах вращения

Рабочие точки на характеристике получены с помощью системы SES. На основе полученных данных при проведении измерений предложено перейти от работы одним насосом на параллель­ную работу с регулированием частоты вращения и использованием системы управления частотой вращения Hyamaster.

Характеристика параллельной работы насосов с переменной частотой враще­ния приведена на рис. 7.

Рис.7 Характеристика работы насоса Eta-R 125-500 в составе прокатного стана с регулированием частоты вращения

При параллельной работе двух насосов с час­тотами вращения 1175 и 970 об/мин, с расходом 240 и 100 м 3 /ч соответственно, суммарный расход равен требуемому в сети. При этом суммарная мощность, потребляемая насосами, составляет 13 + 32 = 53 кВт, что даже меньше расчётной мощ­ности одного насоса Eta-R 125-500 на оптималь­ном режиме. КПД насосов при параллельной ра­боте не ниже 70%. Таким образом, переход от ра­боты на фиксированной частоте вращения на ра­боту с плавным регулированием и параллельную работу двух насосов позволяет снизить потребляе­мую мощность и повысить КПД насосной систе­мы в целом. В результате проведённой реконст­рукции получена экономия электроэнергии более чем на 60%.

Затраты на реконструкцию и полученный эко­номический эффект приведены в таблице 1:

Ещё один пример использования SES на электростанции с парогазовым циклом. В тепловой схеме энергоблока для подачи питательной воды в парогенератор для выработки пара используются питательные насосы высокого давления типа HDB 150/7, мощностью 2,3 МВт.

Контрольные измерения, проведённые на элек­трической станции с использованием SES, показа­ли, что напор питательного насоса превышает не­обходимый. Замена двух рабочих ступеней на сту­пени без рабочих колёс (рис. 8) снизила напор и потребляемую мощность.

Экономия электроэнергии вследствие увеличе­ния КПД насоса при работе в сети блока составила более 25% (см. таблицу 2).

Приведённые примеры показывают потенциал оптимизации насосных агрегатов и систем в це­лом. Если оптимизация отдельных элементов даёт скромные экономические результаты, то оптими­зация насосной системы с учётом трубопроводной сети и условий эксплуатации в целом приводит к значительному улучшению экономических показа­телей.

Сотрудники компании KSB будут рады оказать содействие в оптимизации существующих насосных систем, а также помочь в планировании и подборе оборудования для проектируемых. ­

Провести предварительный аудит работы насосов на месте эксплуатации можно самостоятельно с помощью первого в мире бесплатного мобильного приложения KSB Sonolyzer ® . Для такого анализа не требуется никаких дополнительных приборов. Мобильное приложение KSB Sonolyzer ® вычислит потребляемую мощность и фактическую производительность насоса, на основании которых определит профиль нагрузки (частичная или полная) и рабочую точку. Все результаты анализа отображаются на экране мобильного телефона или планшета. Полученные с помощью приложения KSB Sonolyzer ® результаты можно рассматривать как данные предварительного аудита для дальнейшего принятия решения о необходимости проведения подробного аппаратного анализа системы с помощью комплекса SES и ее дальнейшей оптимизации в рамках концепции энергоэффективности FluidFuture ® .

Автор: Шеффер Ф., фирма KSB SE&KGaA, Германия, г. Франкенталь, Уфельман В., фирма KSB SE&KGaA, Германия, г. Франкенталь,